现代木结构建筑设计

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发布于2023-03-27

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　　井干式木结构建筑是一种独特的建筑结构形式，采用截面适当加工后的原木、方木和胶合木材作为基本构件，将基本构件水平上层层叠加，并在构件相交的端部采用层层交叉咬合连接，以此组成井字形承重木墙体的木结构。它在森林资源覆盖率较高或地域环境寒冷的地区有较广的应用范围，在国外分布较多的国家为挪威、芬兰、俄罗斯、加拿大、美国等。故引进国外的先进技术，提高井干式木结构建筑的建造水平，对促进房屋质量，改善舒适环境是迫切需要的。　　　　选材要求　　　　井干式木结构是采用规格及形状统一的圆形实木、矩形实木或胶合木构件叠合制作。圆形实木和矩形实木，是将天然木材砍伐后，去皮、根、树梢，经过切、削、刨等工艺，加工成规定直径和长度的建筑用木材。胶合木主要是指层压胶合木，由20～50mm厚的木板经过干燥、顺纹胶合而成，中间过程包括表面处理、端部拼接等生产工艺制作而成。相对于圆形和矩形原木来讲，层压胶合木不容易开裂。目前国内应用于井干式木结构建筑的木材有加拿大SPF规格材(云杉-松木-冷杉)、樟子松、花旗松等。　　

　　连接方式　　　　井干式木结构建筑结构支撑体系之间的连接设计是榫卯连接，是将原木（或层压胶合木）的端头开槽，使截面呈凹凸状，然后层层相叠成承重墙。此外墙体构件的上下侧面也加工出榫槽，这样在墙体构件竖向搭接时，能够防止构件之间的水平错位，使墙体更加坚固。另外除墙体自身的榫卯连接外，在墙体中间还会安装加固件，一般采用通杆螺栓将墙体从最上端到木基础梁的贯通固定，以防止建筑物倒塌和强风时屋架松垮飞散。　　　　设计流程一体化　　　　木结构建筑设计、生产、施工的流程与其他建筑结构形式不同，其强调工厂预制化生产加工的过程，到施工现场后只是简单地拼装。在设计阶段，分方案设计和施工图设计，方案设计与普通建筑设计要求一样，主要是结合业主的喜好，对建筑造型和功能进行考虑，在此不作赘述。施工图设计阶段，井干式木结构建筑设计除需考虑常规建筑的构造、结构、水、暖、电等外，还需考虑到井干式木建筑构件的拆分。在此环节，需将设计好的建筑，分解成墙体、屋顶、楼面等部件，再将各部件拆分成一根根木构件，然后进行系统化归类、整理、编码，方便生产设备的加工，以及今后到施工现场的迅速安装。　　　　设计过程　　　　在完成建筑最初的方案造型设计后，导入到专业的现代木结构设计制造软件CADWORKS，进行三维建模由基础到墙体再到屋顶，然后添加窗户、门等构件，最后再添加细部连接件。软件会自动生成各个构件清单，涵盖生产和施工两个方面，可以直接导出到数控机床并完成项目施工图的绘制。所生成的图纸和材料清单中，各个构件的加工尺寸以及加工要求都可以完整体现，这些清单可以与机器进行连接，直接将数据输入机器，机器就会自动加工产品。运用专业软件进行井干式木结构建筑设计，缩短了由图纸到加工生产之间的时间，提高了企业的生产效率。　　　　施工工地安装　　　　建筑构件运输到施工地点后，工作人员可以按照构件上所印的编号进行安装施工。按照从基础开挖、圈梁构筑、基础回填、墙体拼装、屋梁安防、屋盖搭接、门窗安装的顺序建设与安装，加以内外装修。最终，该项目工程在15d内建设完成。　　　　存在问题　　　　随着现代木结构建筑的推广，井干式木结构建筑以其亲切宜人、节能环保、迅速施工的优势，加上国外先进技术的引用，在我国呈现迅速发展的势态。但其在发展过程中，也存在如下问题：①井干式木结构建筑从墙体、屋顶到楼板，建筑构件所有用材均由实木构成，消耗木材量过大。可适当借鉴国外相关技术成果，优化其构造方案，以降低其成本。②工业化建造井干式木结构建筑在我国历时较短，相应的标准、规范不足，设计、施工队伍良莠不齐，因此，建造后出现翘曲变形、墙体缝隙、漆面剥落等若干质量问题。③教育、技术转换和示范项目不足，阻碍了木结构建筑作为重要建筑类型的接受度。尽管木材有诸多优点，但在我国大部分建筑领域和普通民众层面，并没有认识到木结构建筑在环保、节能、迅速施工方面的优越性。　　　　结语　　　　通过对井干式木结构建筑设计流程的研究表明，由于其设计、生产、施工的一体化考虑，使其避免了材料的浪费，同时做到加工精确，装配迅速，有效节省时间和材料，是一种新型的节能环保建筑体系。它丰富了我国的建筑类型，今后如何使其迅速推广和良好应用，需要政府、企业、科研单位、院校通力合作，以期在我国走上迅速发展和良性发展的道路。

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